| 研究課題/領域番号 |
17H04578
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| 研究機関 | 国立極地研究所 |
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研究代表者 |
冨川 喜弘 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (20435499)
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| 研究分担者 |
佐藤 薫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251496)
平沢 尚彦 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (10270422)
高麗 正史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80733550)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 南極 / 対流圏界面 / 水蒸気 / オゾン |
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| 研究実績の概要 |
南極の対流圏界面領域（高度10km付近）は、温室効果気体の増加で温暖化する対流圏（高度0～10km）と、オゾンホールの拡大・縮小で寒冷化・温暖化する成層圏（高度10～50km）に挟まれている。この領域では温度や化学成分（オゾン、水蒸気など）の分布が高度とともに急激に変化するため、その研究には高鉛直分解能なデータが必要とされるが、気象条件が過酷で物資や人員の輸送も制限される南極域ではこれまで十分な観測が行われてこなかった。本研究では、南極昭和基地において水蒸気ゾンデを用いた集中観測を実施し、そのデータと人工衛星や気象再解析データを組みあわせ、南極対流圏界面近傍の鉛直微細構造の生成メカニズムと対流圏界面を横切る物質交換過程を明らかにする。
１．観測の国内準備・南極昭和基地への移動と観測実施
平成29年11月出発の第59次南極観測隊越冬期間中に集中観測を実施するため、必要な水蒸気ゾンデを本申請予算により調達し、観測隊出発までに、59次越冬隊に参加する研究分担者の平沢氏および観測に協力する隊員に対して、水蒸気ゾンデ観測の国内訓練をつくばで実施した。第59次南極観測隊は、平成29年12月に南極昭和基地に到着した後、平成30年2月に第1回の水蒸気ゾンデ観測を実施し、高度25km以高までの高精度な水蒸気濃度データの取得に成功した。
２．データの取得・整備
現在使用可能な3種の最新気象再解析データ（ERA-Interim、JRA-55、MERRA2）をダウンロードし、共通の解析プログラム等を利用できるよう、同じフォーマットに変換した。極域をカバーし、なおかつ高鉛直分解能（<2km）を持つ人工衛星データ（AURA/MLS）を取得し、解析に適した共通フォーマットで整備・保存した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究計画では、計画2年目の平成30年度に南極昭和基地での大規模な水蒸気ゾンデ集中観測を実施し、そのデータと人工衛星や気象再解析データを組みあわせ、南極対流圏界面近傍の鉛直微細構造の生成メカニズムと対流圏界面を横切る物質交換過程を明らかにすることを目的としている。初年度は、そのための物資調達や観測準備、データの取得・整備を概ね予定通りに実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度の研究実施計画は以下の通りである。
１．南極昭和基地での水蒸気ゾンデ集中観測
南極昭和基地での水蒸気ゾンデ集中観測を、平成29年11月出発の第59次南極観測隊により対流圏界面逆転層消滅期の平成30年7月および対流圏界面逆転層最盛期の平成31年1月に実施する。観測は1日に1回とし、移動性高低気圧による変化を2周期分程度捉えられるよう、それぞれ約2週間にわたり実施する。上記期間中、研究分担者の佐藤氏を代表とする南極昭和基地大型大気レーダー（PANSY） による対流圏・成層圏の3次元風速の連続観測が南極観測事業費により実施される。PANSYレーダー観測で得られるデータも本研究に用いる。
２．集中観測データを用いた南極TILの解析
上記１．で得られた気温、水蒸気のデータをもとに、対流圏界面逆転層（TIL）消滅期、最盛期の昭和基地上空のTILの鉛直構造や、安定度と水蒸気分布の関係、それらの時間変化を記述する。その際、Tomikawa et al. [2009]で用いたオゾン濃度で決定する対流圏界面を基準とした座標系を使用することで、対流圏界面近傍の温度構造と化学成分の濃度変化を明瞭に捉えられるようにする。さらに、南極昭和基地大型大気レーダー（PANSY）で得られた3次元風速データを用いて、TILの形成・消滅と風速場との関係、あるいは鉛直風による断熱加熱との関係を調べ、TILの時間発展に風速場が果たす役割を明らかにする。その結果を、3次元残差循環と衛星観測のデータと比較し、検証する。
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